CO2浓度与温度升高对谷子各生育期土壤微生物生物量的影响

为探究CO₂浓度升高、增温以及二者交互作用对谷子各生育期土壤微生物生物量的影响,采用盆栽试验,通过人工气候室控制环境CO₂浓度和温度,设置对照(400μmol·mol^-1 CO₂浓度和22℃环境温度,CK)、CO₂浓度升高(700μmol·mol^-1 CO₂浓度和22℃环境温度,EC)、 CO₂浓度升高和增温4℃(700μmol·mol^-1 CO₂浓度,26℃环境温度,EC+T)3种气候条件,且每个气候条件均设置充分供水（70.0%田间持水量）和轻度干旱（50.0%田间持水量）两种水分处理,分析CO₂浓度升高、增温4℃以及二者交互作用对谷子各生育期（开花期、开花后10 d、灌浆期、成熟期）土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤微生物生物量氮（MBN）、土壤微生物生物量磷（MBP）的影响。结果表明:在充分供水条件下,CO₂浓度升高使...     

不同氮效率小麦品种氮素吸收利用对CO2浓度升高的响应

以小麦氮低效品种小偃6号和氮高效品种小偃22为材料,通过盆栽试验,利用开顶式气室在3种施氮水平(0、150和300 mg N/kg土)下,分析了两个品种小麦干物质和氮素积累、氮素干物质和籽粒生产效率、氮素收获指数以及花前营养器官贮存氮素在花后向籽粒的转运量和转运率对大气CO2浓度升高的响应。结果表明,施氮可增加小麦成熟期干物质和氮素累积量,提高氮素收获指数以及花前贮存氮素的转运量和转运率,但降低了氮素籽粒和干物质生产效率。与背景CO2浓度相比,在一定施氮条件下,CO2浓度升高对小麦以上指标具有正向效应,但两个品种对CO2浓度升高响应的敏感程度存在一定差异,氮素收获指数、氮素籽粒生产效率、花前营养器官贮存氮素转运率表现为小偃22敏感性高于小偃6号;干物质和氮素累积量、花前贮存氮素转运量则在150 mg/kg土施氮水平下小偃6号敏感性较高,在300 mg/kg土施氮水平下小偃22敏感性较高,而氮素干物质生产效率表现正好相反。综合来看,在施氮条件下,CO2浓度升高可促进小麦干物质累积、氮素吸收和利用以及花前贮存氮素向籽粒的转运,且在较高施氮水平下氮高效品种表现更为明显。     

大气CO2浓度升高与氮肥营养对滴灌棉田“棉花-土壤”系统氮分布的影响

通过半开顶式CO2人工气候室,研究了CO2浓度升高（360、540μmol·mol－1和720μmol·mol－1）与不同氮肥营养（0、150、300 kg·hm－2和450 kg·hm－2）相互作用对蕾铃期棉花－土壤氮含量变化及棉花氮素吸收的影响,结果显示：大气CO2浓度增加,高氮肥处理下棉花叶片、蕾铃中氮含量显著降低,茎秆、根系中氮含量增加,棉花整株氮含量表现为下降;相同的CO2浓度下,随着氮素营养的增加棉花各器官氮积累量呈增加趋势,其中蕾铃、叶片氮积累量较高,茎秆、根系氮积累量相对较少,说明CO2浓度增加与增施氮肥促进了土壤氮素向植株叶片和生殖器官运输。通过对土壤无机氮含量的测定分析,CO2浓度升高为540μmol·mol－1,各施氮水平下棉田土壤NO3－-N含量显著降低,NH4＋-N含量在低氮水平下有少量增加,在高氮水平下表现为降低;CO2浓度升高为720μmol·mol－1,土壤NO3－-N含量表现为降低,NH4＋-N含量呈增加趋势。研究表明：大气CO2浓度增加且浓度范围在500～720μmol·mol－1,增加氮肥施用量可有效促进棉花对氮素养分尤其是NO3－-N的吸收利用。     

CO2浓度升高对取食不同寄主的西花蓟马和花蓟马生理酶活性的影响

为明确取食不同寄主植物的西花蓟马和花蓟马对CO_2浓度升高的响应机制,分别选取四季豆、茼蒿和辣椒寄主,分析不同CO_2浓度对2种蓟马成虫体内解毒酶和保护酶活性的影响。结果表明,2种蓟马的羧酸酯酶(Car E)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)、微粒体多功能氧化酶(MFO)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均随着CO_2浓度的升高而增强。与对照相比,高CO_2浓度下西花蓟马取食四季豆时Car E和POD活性分别升高了21.70%和40.16%,取食茼蒿时Car E、MFO和POD活性分别升高了40.11%、6.73%和43.85%,而以辣椒为寄主时超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了57.56%;在800μL/L高CO_2浓度下,花蓟马的Car E、Ach E和MFO活性均略有升高;四季豆、茼蒿和辣椒饲养的花蓟马SOD活性分别下降了26.84%、52.16%和53.71%。研究表明,2种蓟马均能通过调节体内的生理酶活性来适应环境的变化,且西花蓟马的适应能力强于花蓟马。     

大气CO2浓度升高条件下水稻营养成分和抗虫物质的变化及其对褐飞虱生长发育与繁殖的影响

为明确大气CO₂浓度升高对寄主植物水稻以及取食水稻褐飞虱Nilaparvata lugens的影响,利用CO₂光照培养箱模拟现有大气CO₂浓度(400μL/L)和升高水平CO₂浓度(800μL/L),测定CO₂浓度升高后水稻营养成分和抗虫物质含量的变化,及取食水稻褐飞虱生长发育和繁殖力的变化。结果表明,CO₂浓度升高显著影响水稻营养成分和抗虫物质含量,并对褐飞虱卵发育历期、5龄若虫发育历期、若虫总发育历期、成虫寿命、单雌产卵量和卵孵化率有显著影响。与现有大气CO₂浓度处理相比,CO₂浓度升高后水稻叶片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量分别显著提高17.01%和48.07%,而游离脂肪酸含量显著降低44.45%,水稻茎秆中可溶性糖和游离脂肪酸的含量分别显著增加35.32%和120.69%,总氨基酸含量显著减少28.97%。CO₂浓度升高后水稻叶片中茉莉酸、水杨酸、总酚和类黄酮的含量分别显著增加70....     

不同降水年型下大气CO2浓度和温度对旱地春小麦产量的响应模拟

为量化不同降水年型CO₂浓度升高、增温对旱地春小麦(Triticum aestivum L.)产量的影响,本研究基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据驱动APSIM模型,设置不同CO₂浓度和温度增量变化来模拟甘肃陇中未来气候情景,分析气候变化情景对春小麦产量稳定性和可持续性的影响,评估不同气候处理对应的产量风险。结果表明：APSIM模型模拟的干旱年和湿润年小麦产量的归一化均方根误差NRMSE小于13%,一致性指标D大于0.85,平水年产量的归一化均方根误差NRMSE大于20%,一致性指标D小于0.8,表明APSIM模型对干旱年和湿润年春小麦产量模拟的精确性高于平水年春小麦产量的模拟。CO₂浓度和温度对春小麦产量均具有显著影响,且温度对小麦产量的变化具有主导影响。在增温和CO₂浓度共同升高条件下,降水效应表现为湿润年>平水年>干旱年,二者协同所导致的产量减产效应表现为平水年>干旱年>湿润年。对比不同降水年型产量的变异系数和可持续性指数发现,干旱年增温2.5～3℃小麦产量...     

水限制环境CO2与施氮交互作用对春小麦水分利用效率的影响

在模拟大气CO₂浓度升高环境条件下,进行了不同施氮处理对春小麦水分利用效率的影响试验,探索水资源限制地区提高春小麦水分利用率及其产量的途径。结果表明,CO₂浓度升高与施氮交互作用对小麦产量水分利用率有显著影响。在CO₂浓度升高90μmol·mol^-1环境条件下,135 kg·hm^-2和315 kg·hm^-2施氮处理春小麦产量的水分利用率与对照相比分别下降了5.8%和15.1%;225 kg·hm^-2和405 kg·hm^-2施氮处理春小麦产量的水分利用率与对照相比分别增加了9.3%和8.9%;225 kg·hm^-2和405 kg·hm^-2施氮处理使春小麦生物量水分利用率与对照相比分别提高了10.4%和10.8%;而135 kg·hm^-2和315 kg·hm^-2施氮处理造成春小麦生物量水分利用率不同程度地下降。90μmol·mol...     

大气CO2浓度增加对植物生长的影响

就大气CO2浓度增加对植物光合、呼吸、蒸腾和水分利用效率、植物体内养分含量、生物量、产量的影响,及对C3、C4植物影响的差异等最新研究进展进行了分析综评,并就高CO2浓度与光照、温度、氮素营养水平等环境因子相互作用后植物生长、耐旱性、地理分布等问题进行了讨论。     

CO2浓度升高与增温对马铃薯产量 及品质的复合影响

于2016—2017年在黄土高原半干旱区,利用新型开顶式气室（OTC）,开展CO₂浓度升高与大气增温对马铃薯产量及品质的影响试验,研究CO₂浓度增加和温度升高对马铃薯发育过程、产量及品质的复合影响。结果表明：增温+CO₂浓度升高复合处理的叶片净光合速率比增温处理高36.3%,较对照高34.7%;马铃薯叶片的水分利用率表现为增温+CO₂浓度升高复合处理高于对照47.4%,高于单独增温处理43.4%;马铃薯实际产量和块茎蛋白质含量表现为CO₂浓度上升+增温处理高于对照12.9%、37.0%,高于单独增温处理59.7%、6.3%。在增温的同时增加CO₂浓度,使得马铃薯叶片净光合速率增加,水分利用率增大,有机物积累增多,经济产量提高。     

C4植物稳定碳同位素分析助力地质封存CO2泄漏风险识别

二氧化碳捕集与封存(CO₂ capture and storage, CCS)是全球CO₂减排最重要技术战略,但CCS相关项目存在CO₂泄漏的风险不容忽视,及时有效的识别与监测项目区CO₂泄漏至关重要。文中以7种典型C₃、C₄植物为研究对象,通过模拟地质封存CO₂泄漏产生的超高CO₂浓度对植物稳定碳同位素组成δ¹³C的影响,分析C₃、C₄植物δ¹³C值与超高CO₂浓度之间的关系,试图利用植物δ¹³C分析识别CO₂泄漏。结果表明:C₃、C₄植物的δ¹³C值能够迅速响应CO₂浓度的变化,均呈现随着CO₂浓度的增加而先迅速下降后缓慢稳定的态势,其中C_...     

CO_2浓度升高对不同水分养分条件下小麦幼苗生长的影响

设置了5个氮素浓度梯度(N0、N1、N2、N3、N4)、3个PEG(P0、P1、P2)浓度梯度以及2个CO2浓度(370±50μmol·mol-1;700±50μmol·mol-1)水平的盆栽试验,探究了小麦幼苗生长、物质积累与分配以及植株水分条件的变化规律。结果表明:小麦幼苗株高、地上部干重、根干重、生物量以及叶水势的最大值以及高浓度CO2的最大刺激作用均出现在处理N1P0;而根长和根冠比的最大值分别出现在处理N0P0和N1P2,高浓度CO2的最大刺激值也分别出现在处理N0P0和N1P2;适宜养分条件下,高浓度CO2能够最大限度地促进小麦幼苗的生长,同时高浓度CO2通过提高小麦幼苗叶水势,一定程度上缓解了低浓度PEG胁迫的不利影响。因此,未来CO2浓度升高将对水肥条件好的小麦产生促进作用,可缓解轻度水分不足的不利影响,而对严重干旱胁迫下小麦的生长作用不明显。     

CO2浓度增加对半干旱区马铃薯生长动态及产量、品质的影响

为了解CO₂浓度升高条件下马铃薯生长动态及其产量、品质的变化特征,在典型半干旱区（甘肃定西）利用开顶式气室(OTC)试验平台,以马铃薯‘新大坪’为供试品种,设对照(390 μmol·mol^-1)和590 μmol·mol^-1共2个CO₂浓度梯度,开展CO₂浓度增加模拟试验。结果表明：CO₂浓度增加至590 μmol·mol^-1时,马铃薯发育加快,生育期提前,全生育期天数缩短3 d;CO₂浓度升高对马铃薯株高、叶面积指数、叶绿素含量和叶片水势有明显促进作用。随着生育进程的推移,马铃薯地上部干物质生产对CO₂浓度的响应值呈现先变大再变小的趋势。CO₂浓度增加促进了马铃薯块茎产量的提高,单株结薯数和单株薯块质量也有所增加。与对照相比,590 μmol·mol^-1CO₂处理马铃薯块茎水分、蛋白质、维生素C含量以及铁、锌、铜元素含量分别下降3.43%、11.78%、13.09%、25.58%、31.94%和9.76%,而粗淀粉、粗脂肪、粗纤维和还原糖含量分别增加10.56%、240.00%、14.28%、106.38%。     

二氧化碳浓度和温度升高对烟粉虱主要保护酶和解毒酶活性的影响

为明确烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)在大气CO2浓度和温度双因子胁迫下的生理响应,以CO2浓度和温度为作用因子,研究了4种不同组合处理下烟粉虱成虫体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽转移酶(GST)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)活性的变化。结果表明:常温处理下,CO2浓度升高烟粉虱体内POD和GST活性分别增加87.6%和295%,SOD和CAT活性分别降低22.4%和28.2%;高温处理下,CO2浓度升高烟粉虱体内Ach E和GST活性分别增加103.6%和167.5%,CAT活性降低31.6%;常CO2浓度处理下,温度升高烟粉虱体内POD和SOD活性分别增加46.2%和18.2%,CAT活性降低35.8%;高CO2浓度处理下,温度升高烟粉虱体内Ach E和SOD活性分别增加75.3%和40.3%,CAT活性降低38.9%。表明CO2浓度和温度升高是导致烟粉虱体内SOD、POD、GST和Ach E活性升高的主要原因,并且SOD和POD活性变化受到CO2和温度的交互影响。烟粉虱可能通过改变体内保护酶或解毒酶的活性来适应CO2浓度和温度升高的环境。     

CO2浓度倍增对水稻和褐飞虱蜜露中游离氨基酸浓度的影响

测定了CO2浓度倍增对水稻植株和褐飞虱蜜露中游离氨基酸浓度的影响。结果表明,CO2浓度对稻茎中游离氨基酸的总量没有影响,不同CO2浓度处理间游离氨基酸浓度的大小排序基本相同;CO2浓度倍增显著增加稻茎伤流液和褐飞虱蜜露中的游离氨基酸总量,游离氨基酸浓度在CO2浓度处理间存在明显差异。因此,CO2浓度倍增对稻茎中游离氨基酸的影响甚微,对褐飞虱取食后稻茎伤流液和褐飞虱蜜露中游离氨基酸的含量和组成存在明显影响,从而不利于褐飞虱种群的增长。     

小麦光合特性对二氧化碳浓度升高的响应

通过采用美国便携式光合作用测定系统实地设置不同CO2浓度,分析了CO2浓度升高对小麦产量贡献较强的两个时期(扬花期和灌浆期)净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度等光合特性的影响,预测了未来高二氧化碳浓度条件下小麦水分利用率的变化趋势.结果表明:小麦不同生育期(扬花期和灌浆期)随着CO2浓度增加,净光合速率,叶片胞间CO2浓度,叶片水分利用率总体呈现逐渐上升的趋势,叶片气孔导度和蒸腾速率都呈现先降后升再降的趋势,气孔限制值则呈现逐渐降低的趋势;小麦不同生育期(扬花和灌浆期)CO2浓度与净光合速率,叶片胞间CO2浓度,叶片水分利用率均呈现极显著的正相关,其中与叶片胞间CO2浓度的相关系数最高;与气孔导度和蒸腾速率在扬花期阶段呈现显著正相关,在灌浆期呈现负相关;而与气孔限制值在两个时期均呈现极显著负相关.     

(土娄)土剖面CO_2释放通量的变异特征

采用碱液吸收法,对(土娄)土剖面CO2通量进行连续1年的定位观测研究。结果表明:(土娄)土剖面CO2通量具有明显的、较为复杂的季节变化规律,8月下旬最高,冬季最低;一般情况下观测期间耕作区(土娄)土剖面CO2通量呈现表层低-中部高-底层低的分布特征;休闲区(土娄)土剖面CO2通量的季节变化和剖面变化与耕作区相类似,但是在土剖面CO2通量的变化剧烈程度和复杂性方面,耕作区表现的更为明显。土壤温度是影响土剖面CO2通量的主要因素,二者间存在极显著的指数函数相关关系(P0.01);土壤含水量与土剖面CO2通量之间也有着一定的相关关系,但是与土壤温度相比其属于次要地位。土壤CO2释放通量与土壤含水量之间存在一个最适土壤含水量,随着剖面深度的增加,最适土壤含水量逐渐增大。